摘要:針(zhen)對冶金工業煤氣(qì)在線流量測量裝(zhuāng)置實際運行狀況(kuàng),重點從地域環境(jìng)、可測量介質适應(yīng)性、測量裝置的工(gong)藝😘技術要求、量程(cheng)範圍、耐磨性、直管(guan)段要求、設備維護(hù)及節能等方面,探(tàn)讨了彎管流量計(ji)
與孔闆流量計
的(de)性能比較,爲工業(yè)煤氣測量計量設(she)備的選型提供參(can)考💜。
1.前言
冶金工業(ye)煤氣中含有大量(liàng)的粉塵、水、焦油和(hé)萘,測量計量冶金(jin)工業煤氣的流量(liàng)設備運行狀況不(bu)好🔆,是國内外測量(liàng)✌️計量領域中公認(rèn)的難題。目前,對冶(yě)金工業煤氣的測(cè)量計量,使用㊙️較多(duō)的㊙️是孔闆流量🐕計(ji)、質量流量計和渦(wō)節流量計。相比之(zhi)下，孔闆流量✊計相(xiàng)對穩定,使用也更(gèng)爲廣泛。但是,孔闆(pan)流量計在🥰使用過(guo)程中因有大量雜(za)質堆🏃♂️積,焦油和萘(nai)附着在孔闆流量(liang)計的測👄量刀口上(shang)、導壓管上,易造成(cheng)堵塞及凍管現象(xiang)。近年來🧑🏾🤝🧑🏼,彎管流量(liàng)計在冶金工業煤(méi)氣計量中得🎯到應(ying)用,取得了較好的(de)使用效果。對八鋼(gāng)😘冶金工業煤氣流(liú)量計量中使用孔(kǒng)闆流量計和彎管(guǎn)流量計的狀況進(jìn)行分析,以供同行(hang)參考。
2工作原理
2.1彎(wān)管流量計的工作(zuo)原理
彎管流量計(ji)是一種差壓式流(liu)量計,其差壓的産(chan)生🏃🏻♂️是靠🔴流體流經(jing)彎管時,由于彎管(guǎn)的約束和彎管管(guǎn)壁的導流作用📧,使(shi)流體在彎管内作(zuò)近似于圓周運動(dòng)産生慣性離👉心力(li),該離心力的大小(xiǎo)與流體的流速、流(liu)體質🔞量(密度)以及(jí)做圓周運動的曲(qǔ)率半徑等因素有(yǒu)關。在彎管的内側(cè)㊙️流速會逐步增大(da),而外側🧑🏽🤝🧑🏻流速卻逐(zhú)步減小,形成了各(gè)個過流面的近似(si)✏️梯形速度分布🐉,這(zhè)種梯形分布狀态(tài)在彎💋管45°截面處達(da)到極限狀态。根據(ju)質量守恒定律、能(néng)量守恒定律和動(dong)量守恒定律,流體(ti)在管道中流動時(shí),相同過流斷面各(ge)元流質點的能量(liàng)不變,各質點流速(sù)的變化形成了彎(wan)管内的外側壓差(chà)△P,進而方便地測量(liàng)出管道内♍流體😄的(de)流速和流量值。彎(wan)管截面⛹🏻♀️流速分布(bu)示意圖⭐如圖1所示(shì)。
2.2孔闆流量計的工(gōng)作原理
當氣體流(liú)經管道内的節流(liú)件闆片時,流體在(zai)節流件闆片前後(hòu)形成壓差,緻使氣(qì)體在管道内的流(liu)速增加🈲,靜壓力下(xia)降。氣體的💔流量增(zēng)大時,産生的壓差(cha)值也随👄着增大,根(gen)據流❌動連續性方(fāng)程(質量守恒定律(lǜ))和伯努力方程(能(néng)量守恒定律),測量(liàng)出節流件闆片差(chà)壓值的大小，計量(liàng)出氣體流量值。孔(kǒng)闆流量計🚶測量原(yuán)理見圖2。
流量方程(chéng)爲：
3.性能(néng)比較
在冶金工業(yè)煤氣測量計量中(zhōng),彎管流量計較孔(kǒng)闆流量計具有許(xǔ)多優越性。
3.1節能效(xiao)果好
彎管流量計(ji)因其獨特的測量(liàng)原理,沒有其他流(liu)量計必須具備的(de)節流件或插入件(jian),最大限度地減低(di)了因計量🌈檢測器(qi)具帶來的流體在(zài)管道内的壓力損(sun)失,減少了加壓設(she)備的投入♍和加壓(yā)設備的電能消耗(hao)。由于孔闆流量計(ji)是利用對流體節(jiē)流裝置施😄行節.流(liú)産生的差壓來測(ce)量流體流量,流體(ti)在孔闆✉️上存在壓(yā)力損失,因此使用(yong)時爲了保證孔闆(pan)流量計的測量精(jīng)度,在選定孔闆流(liú)量計的工作壓差(chà)時都取高壓差值(zhi)。通常🏃🏻♂️情況下，該節(jiē)流壓力損失(稱爲(wèi)🐇不可恢複壓力損(sǔn)失)可達孔闆🔞運行(hang)流量下産生壓差(cha)值的30%～70% (與孔闆的β值(zhi)有關)。孔闆流量計(jì)壓🐕力損失等損耗(hao)量用見表1。
3.2設備使(shǐ)用狀況較好
冶金(jin)工業煤氣中，含有(yǒu)大量的粉塵、水、焦(jiao)油和萘,使📞很多流(liu)量測量計量設備(bèi)不能正常工作。彎(wān)管流量計的特殊(shū)結構和導壓管上(shang)的三通閥可在正(zhèng)常工作狀态下清(qīng)除傳感器的堵塞(sāi)附着物㊙️,實用便利(li),在現場試用4年來(lai)從未發生堵塞現(xian)象。
3.3彎管流量計結(jie)構簡單
彎管流量(liàng)計的彎管傳感器(qi),是一個90的标準彎(wan)管,内部♉沒有💃任何(he)節流件和插入件(jiàn),是測量元件中簡(jian)單實用的測量件(jiàn)。随着機械加工業(ye)的快速發展和精(jing)度高數控機床用(yòng)于機械加工業,彎(wan)管流量傳感器的(de)加工精度不斷提(ti)高,質量越來越好(hǎo)。 彎管流量計🆚的直(zhí)管段要㊙️求前5D,後2D,孔(kǒng)闆👉流量計的直♻️管(guan)段要求前🎯10D,後5D。彎管(guǎn)流量計🌐的重複性(xing)好,可達0.2%。
3.4彎管流量(liang)計适應性強,量程(chéng)範圍寬
彎管流量(liang)計在高溫、高壓、沖(chong)擊、振動、潮濕、粉塵(chen)等惡劣環👉境🧡條件(jiàn)下,優于孔闆流量(liang)計,震動和沖擊對(duì)彎管流量傳感器(qi)的正常工作幾乎(hu)沒有影響,高溫、高(gao)壓對彎管流量計(jì)來說隻要采用與(yu)工藝管道相同的(de)材質,就可以解決(jué)。
彎管流量傳感器(qì)的幾何尺寸幾乎(hū)沒有限制,管徑💰的(de)大小從幾十毫米(mi)到2n以上,隻要彎管(guǎn)的彎徑比符合規(gui)定要求,都可以做(zuò)爲傳感器進行流(liu)量測量。
彎管流量(liàng)計的設計特點最(zui)适合在高溫、高壓(yā)狀态下(高溫蒸汽(qì)、高溫水)的流量計(jì)量,可降低能源損(sǔn)耗,降低壓力損失(shī)⛱️,提高供熱❗效率。
彎(wān)管流量計的量程(cheng)比可達10: 1,孔闆流量(liang)計的量程比一般(ban)㊙️爲35: 1.
3.5彎管流量傳感(gan)器的耐磨性好
因(yin)彎管流量傳感器(qì)的特殊結構,内部(bu)沒有任何節流件(jiàn)和🙇🏻插入件,固彎管(guǎn)流量傳感器幾乎(hū)不存在磨損,是保(bǎo)證彎管流量計長(zhang)期運行精度不變(biàn)的重要條件。孔闆(pan)流量計入口邊緣(yuan)尖銳度對磨損十(shí)分敏👈感,隻要有微(wēi)量的磨損,就會直(zhi)接影響到測量精(jīng)度❓,在氣體的長期(qi)高度沖刷下,也會(huì)使孔闆開孔直角(jiao)♊入口的邊緣很快(kuài)鈍化,使測量精度(dù)系統發生變化造(zào)成誤差。
3.6彎管流量(liang)計安裝方便,維護(hù)量小
彎管流量計(jì)具有良好的耐磨(mo)性,長期運行的穩(wen)定性和👈可在線進(jìn)行清污等特點,可(ke)采用直接焊接的(de)🚶方法進行安裝🤞,避(bi)免了流量測量裝(zhuāng)置現場跑、冒、滴、漏(lou),令人頭痛的💁問題(ti),降低了安裝費用(yòng)。
由于彎管流量計(jì)一次測量件長期(qī)運行無磨損件,大(da)大降低了維護費(fèi)用,幾乎是免維護(hù),一般可達到被測(cè)氣體管道的使用(yòng)壽命。
孔闆流量計(ji)的插入件和節流(liú)件容易堵塞,附着(zhe)髒物,影響測量📱正(zheng)确率。爲保證孔闆(pan)流量計的測量精(jing)度,必須經常進行(háng)拆除檢查清污,這(zhè)樣頻繁的拆裝、檢(jian)查、清污維修,在連(lian)續作業的冶金企(qi)業難以做到,特别(bie)是對在較大管道(dào)上的孔闆流量計(jì)就更難以🐉做到,可(ke)見在🐉工業煤氣計(ji)量中具有多種不(bú)确定因素影響測(cè)量誤差。
3.7彎管流量(liàng)計不易凍管
孔闆(pan)流量計的結構、工(gōng)作原理達到的測(ce)量精度,節流📧件起(qǐ)到🍓了決定性的作(zuo)用。節流件對氣體(ti)在管道的流動具(ju)有非💋常大🏃的阻力(lì),一般隻能利用輸(shū)氣管道.截面的1/3,大(dà)量㊙️潮濕含水的氣(qì)體在節流件截面(miàn)上形成了大量的(de)水珠,遇冷後結😄霜(shuang)、結凍堵管。爲解決(jue)❌煤氣供應的凍管(guan)問題,必須給每套(tào)孔💋闆加裝保溫🍓伴(ban).熱裝置,來保證新(xin)疆地區5個月的冬(dong)季運行。表2爲孔闆(pǎn)流量計運行🈚費用(yong)。
彎管流量計由于(yú)特殊結構和安裝(zhuāng)的多樣性(水平轉(zhuan)水平,水平📧轉垂直(zhi)向下，垂直向下轉(zhuǎn)水平,垂直直🤞管,水(shui)平直管等安裝方(fāng)式,見圖3),可以有效(xiào)防止煤氣計量中(zhong)凍管的發生，節省(shěng)熱能源和運行費(fèi)用。
4.應用對比
盡管(guan)孔闆流量計在工(gōng)業煤氣測量計量(liàng)中存在不少缺📱點(dian),但是孔闆流量計(jì)仍是測量計量行(háng)業使用廣泛的一(yi)🐕種流量計量裝置(zhi),它已有100多年的曆(lì)史,經過各國💞科學(xue)工作者潛心研究(jiū),第一個流量測量(liàng)節流裝置國💃🏻際标(biao)準ISO5167在1980年頒布實☁️施(shi),經過多年的發展(zhan)ISO5167在1993年、2003年分别⚽進行(háng)了改版‼️,使孔闆流(liu)量計更具有完備(bèi)的标準和規範,得(dé)到了計量管理部(bù)門檢定許可。
彎管(guǎn)流量計在工業測(cè)量計量中的優勢(shi)巴凸顯,但也👣需要(yao)不斷改進:(1)彎管流(liú)量計對低壓低流(liu)速的流體不易測(ce)量; (2)彎💛管流量計隻(zhi)能在帶有彎管的(de)管道🈲上安裝♌,具有(you)一定的局限性; (3)在(zài)🐆 氣體的測量時取(qǔ)壓截面上的密度(dù)變化難以修定。
5.結(jie)束語
用于各類流(liú)量測量計量設備(bèi)很多。實踐證明,在(zai)選擇測量計量器(qì)具的過程中,要高(gāo)度關注被測量介(jiè)質的多變性,工藝(yì)參數的正确率,使(shi)用環境的特殊性(xing)及整體系統考慮(lǜ)的科學性,并不是(shi)說流量測量計量(liang)設備❄️的價格越高(gao)越好,也不是精度(du)越高越好🔅,關鍵是(shi)要達到被測介質(zhì)數據真實所需。爲(wei)此,工程技術人員(yuán)在選擇流量測量(liàng)設備時要遵循合(hé)理、正确、綜合系統(tong)的原🐇則: (1)滿足基本(běn)功能(2)避 免采用模(mó)拟信号傳輸的系(xì)統; (3)既要考慮未來(lái)的更新和發展,又(yòu)要與原系統匹配(pei); (4)根據需要确定精(jing)度等級、價格性🈚能(néng)比, (5)既要考慮安裝(zhuang)、維護的便利性,又(yòu)要注重後期🌈維護(hù)費用和可檢定的(de)可♌行性。
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